NO750275L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for separering og anrikning av blandinger av platinametaller og gull.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for separering og anrikning av platinametaller og gull, nærmere be-stemt separering av rhodium fra platina, palladium og/eller gull.

Vanligvis forekommer fem platinametaller, nemlig platina, palladium, iridium, ruthenium og rhodium, sammen med gull i nat-uren, og disse grunnstoffer må separeres fra hverandre og anrikes for å være anvendbare i handel eller industri. Vanligvis gjennom-føres en begynnende separering av disse grunnstoffer i to grupper ved å behandle grunnblandingen, som vanligvis er en matteutlutings-rest eller slam, med kongevann, idet i dette tilfelle platina, palladium og gull løses, mens iridium, ruthenium og rhodium stort sett blir tilbake i resten fra denne behandling. De to grupper av metaller som derved oppnås underkastes deretter vanligvis lange og kompliserte separeringsprosesser for å separere og anrike de enkelte metaller.

De to grupper som således oppnås er ofte ikke separert så godt som ønskelig. Særlig finnes ofte betydelige mengder platina, palladium og gull sammen med rhodium, iridium og ruthenium. Videre er uønsket store mengder silisiumdioksyd og uedle metaller generelt nærværende i gruppen som består av rhodium, iridium og ruthenium .

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe

en fremgangsmåte for behandling av blandinger av platinametaller og gull, hvorved det bevirkes forbedret separering av de to hoved-grupper, dvs. Pt, Pd og Au på den ene side og Rh, Ir, og Ru på den annen side og hvorved det også vil oppnås bedre utbytter og/eller et renere rhodium.

Ifølge oppfinnelsen er det frembrakt en fremgangsmåte for behandling av en blanding av platinametaller og gull, hvor blandingen omfatter rhodium sammen med minst ett av metallene platina, palladium og gull, og eventuelt iridium og ruthenium, og fremgangsmåten kjennetegnes ved følgende trinn:

a) behandling av do nærværende metaller til dannelse av enten deres halogenidsalter eller perkloratsalter, b) gløding av saltene ved en temperatur på fra 575 til 625°C i et tidsrom som er tilstrekkelig til å bevirke spalting av saltene, samt c) utluting av gløderesten med kongevann for å løse platina, palladium og gull i resten og etterlate rhodium, iridium og ruthenium i uløst tilstand.

Ifølge ytterligere trekk ved fremgangsmåten forbehandles blandingen-for å fjerne eventuelle jordalkalimetaller eller uedle metaller, oppnås saltene av metallene som skal frembringes ved å inndampe til tørr tilstand en kongevannutlutingsløsning som er oppnådd ved utluting av en fast blanding av platinametaller og gull, utføres glødingen ved ca. 600°C, samt utføres den etterfølg-ende kongevannutluting ved først å koke gløderesten med konsentrert saltsyre og deretter tilsette riktig mengde konsentrert salpetersyre til dannelse av kongevann.

Fjerningen av jordalkalimetaller og uedle metaller kan hen-siktsmessig utføres ved å smelte platinametallene og gullet med en blyforbindelse, et reduksjonsmiddel om nødvendig samt et flussmiddel til dannelse av en legering av platinametallene, gull og bly, fjerne det dannete slagg og deretter utlute legeringen med salpetersyre for å fjerne blyet.

Det er iakttatt at dannelsen av en slik legering resulterer i at silisiumdioksyd og uedle metaller fjernes i større grad enn ifølge andre, kjente fremgangsmåter.

Legeringsdannelsen gjennomføres fortrinnsvis ved en temperatur på mellom 1100 og 1200°C. Blyforbindelsen er fortrinnsvis bly-oksyd, men ville også kunne være for eksempel blykarbonat, bly-sulfid, blysulfat eller blyacetat. Flussmidlet bør være et basisk flussmiddel, såsom natriumkarbonat, fortrinnsvis blandet med et smeltepunktnedsettende middel, såsom boraks eller fluss-spat. Re-duksjonsmidlet som er nødvendig i mange tilfeller er fortrinnsvis trekull. Når det anvendes blyacetat eller blyformiat som blyforbindelse, er det ikke nødvendig med et reduksjonsmiddel.

For at oppfinnelsen kan forstås lettere, vil det i det etter-følgende bli beskrevet eksempler på denne, anvendt på to separa-sjonsprosesser under henvisning til den medfølgende tegning som viser et flytdiagram som angir hovedsepareringstrinnene ifølge oppfinnelsen.

Eksempel 1

Generelt frembringes konsentrater av platinametaller og gull i form av matteutlutingsrester'eller sligger, og platinametallene og gullet bearbeides fra dette trinn for å separere og anrike dem.

Ifølge eksemplet behandles en matteutlutingssligg som inne-holder platinametaller og gull ifølge den etterfølgende generelle fremgangsmåte som også angir resultatene for et spesifikt eksempel hvor mengdene av forskjellige reagenser er angitt i parentes.

Sliggen som ble anvendt som råstoff ifølge denne utførelses-form inneholdt følgende:

Først ble 2,5 kg sligg røstet i en luftstrøm ved 600°C i to timer for å omdanne eventuelle sulfider og fritt svovel til oks-yder på et trinn 1.

Det røstete materiale ble kokt på et trinn 2 i to timer med 20 prosentig H2S04(3 1) med tilbakeløp under omrøring, avkjølt til 55°C og filtrert for å løse hovedmengden av de tilstedevær-ende uedle metaller.

Kalsiumoksyd (CaO) ble tilsatt til filtratet på et trinn 3 for å utfelle alt nikkel, kobber, platinametaller og gull i filtratet. Denne utfelling ble beholdt og inneholdt 30 mg platina, 100 mg palladium, 10 mg gull, 50 mg rhodium og 40 mg iridium. I praksis ville denne utfelling bli sirkulert til en mattesmelter.

Resten som ble oppnådd etter svovelsyrebehandlingen ble deretter utlutet på et trinn 4 med kongevann (1^ 1) i tre timer.

Denne utluting med kongevann og alle etterfølgende utlutinger med kongevann ble gjennomført på følgende måte: Materialet ble kokt sammen med den nødvendige mengde saltsyre (HCl) med tilbakeløp i tretti minutter. Den nødvendige mengde salpetersyre (HNO^) ble deretter langsomt tilsatt over en periode på seksti minutter. Blandingen fekk deretter koke resten av tiden, dvs. i en og en halv time. Dette ble gjort for å løse visse pall-adiumoksyder som blir passive i nærvær av salpetersyre.

Natriumbromat (NaBrO^) (30 g) ble deretter tilsatt til løs-ningen som fikk koke i ytterligere tretti minutter etter tynning av løsningen med vann (1,5 - 3 1) for å oksydere platinametallene og gullet til deres høyeste, stabile oksydasjonstrinn. pH ble deretter regulert til 6,5 med natriumkarbonat (60°C) (1 kg) for å felle ut alle metallene unntatt platina som deres hydroksyder. Løsningen fikk stå i tretti minutter og ble deretter filtrert under vakuum. Platina ble fjernet på denne måte for å minske med omtrent 50% hovedmengden av platinametaller og gull som skulle underkastes blylegeringsdannelse.

Til filtratet (90% platina (Pt) i tilførselen) ble det tilsatt maursyre (0,2 1) på et trinn 5, og løsningen ble kokt med til-bakeløp under omrøring i fem timer. Natriumkarbonat (NaCO^) (0,3 kg) ble trinnvis tilsatt på et trinn 6 over et tidsrom på en time inn-til en pH på 5 var oppnådd. Løsningen ble deretter kokt i ytterligere seksti minutter, avkjølt til 60°C og filtrert under vakuum. Trinnene 5 og 6 ble gjennomført for å felle ut platina i løsningen.

Filtratet ble ført over en anionbytterkolonne på et trinn 7 og den utstrømmende væske fjernet. Denne væske inneholdt 100 mg Pt, 10 mg Pd, 10 mg Au, 1 mg Rh og 2 5 mg Ir.

Utfellingen ble løst på et trinn 8 i kongevann (11), av-kjølt og filtrert. Den oppnådde rest var sølvklorid (AgCl) .

Dette kongevannfiltrat inneholdt hovedmengden av platina. Dette platina ble sammenført med hovedmengden av palladium og gull som beskrevet i det etterfølgende, og separering av disse platinametaller ble gjennomført ved separat separering. Dette vil ikke bli beskrevet her idet det er uvedkommende for de grunnleggende separeringstrinn ifølge oppfinnelsen.

Den oppnådde rest/utfelling fra den første utluting med kongevann og utfellingen med natriumkarbonat på trinn 4 (1400 g) ble blandet med et flussmiddel A og et flussmiddel B som vil bli angitt nedenfor, og smeltet på et trinn 9 i syttifem minutter ved 1140°C. Det ble anvendt 2,5 kg av flussmiddel A pr. kg rest og 335 g av flussmiddel B pr. 100 g platinametaller + Au som skulle opp-samles. Disse flussmidler hadde følgende sammensetninger:

FLUSSMIDDEL A (aktivt flussmiddel) (3,5 kg)

FLUSSMIDDEL B (Samler)

Det smeltete materiale ble helt i jernformer hvor det fikk kjølne. Blykulene som derved ble oppnådd ble separert fra slaggen, og slaggen ble formalt og beholdt, men ville i praksis blitt ført tilbake til mattesmelteren. Slaggen inneholdt 520 mg Pt, 230 mg Pd, 4 5 mg Au, 24 mg Rh, 4 5 mg Ru (ruthenium) og 5 mg Ir.

Det ble funnet at ifølge denne fremgangsmåte kunne jord-alkaliemetallsalter, uedle metaller og avgang fjernes effektivt fra platinametallene og gull. Den gjør også platina, palladium og gull løselig i kongevann, rhodium og iridium delvis løselig og ruthenium uløselig.

Blykulene ble formalt og deretter kokt på et trinn lo i fem timer med tilbakeløp med 20 prosentig HNO^ (5,5 1) for å fjerne bly. Løsningen ble avkjølt til 55°C og filtrert under vakuum. Resten ble tilført til et etterfølgende utlutingstrinn med kongevann som er antydet som et trinn 11.

Maursyre (0,05 1) ble tilsatt på et trinn 12 til filtratet fra salpetersyreutlutingen på trinn 10, og pH ble regulert til 2,0 med natriumkarbonat Na2CO^(0,3 kg) for å felle ut ethvert platinametall og gull som ble løst av salpetersyren. Løsningen ble deretter omrørt i fem timer ved romtemperatur og filtrert under vakuum.

Den oppnådde utfelling ble kombinert med resten fra salpetersyreutlutingen på trinn 10 og tilført til kongevannutlutingen på trinn 11. NH^OH ble tilsatt på et trinn 13 til filtratet, for å felle ut blyet og ethvert platinametall + Au som var til stede, og denne utfelling ble tørket og glødet, og ville i praksis blitt ført tilbake til blysmeltingstrinnet 9.

Den kombinerte rest/utfelling ble kokt på trinn 11 med kongevann (0,75 1) i tre timer med tilbakeløp. Løsningen ble avkjølt til 55°C og filtrert under vakuum. Resten utgjorde en del av tilfør-selen til prosessen for separering av rhodium, iridium og ruthenium fra hverandre. Denne rest inneholdt 850 mg Pt, 700 mg Pd, 100 mg Au, 5000 mg Rh, 14720 mg Ru og 1420 mg Ir. De edle metaller ut-gjør vanligvis omtrent 50% av dette metallkonsentrat, idet resten er blyklorid (PbCl2).

Til filtratet fra kongevannutlutingen på trinn 11 ble det

på et trinn 14 tilsatt den støkiometriske mengde H2SO^pluss et overskudd på 10% (100 ml 50 prosentig H2S04) for å felle ut bly som var til stede i løsningen. Løsningen ble kokt i tretti minutter, avkjølt til 55°C og filtrert.

Det utfelte blysulfat ble glødet på et trinn 15 til sølver-glød (PbO) og var ferdig til å bli resirkulert til blysmeltingstrinnet.

Filtratet fra blyutfellingstrinnet ble inndampet til tørr tilstand på et trinn 16, og kloridsaltene som derved ble oppnådd ble glødet ved 600°C i to timer. Denne temperatur ble funnet å være viktig for å holde rhodiumet i resten uløselig i kongevann og likevel oppnå god spalting av metallene. Gløding av saltene ved en temperatur på mellom 57 5 og 6 25°C er funnet å være effektivt, men under dette område forblir rhodiumet i uønsket grad i løselig form, mens gløding over dette område resulterer i at økende mengder palladium gjøres uløselige.

Det glødete produkt ble deretter kokt på et trinn 17 med kongevann (0,75 1) med tilbakeløp i tre timer. Løsningen ble av-kjølt og filtrert under vakuum.

Resten ble kombinert med resten fra kongevannutlutingen på trinn 11 som ble gjennomført etter legeringsdannelse for å danne en kombinert tilførsel for separeringen av de sekundære platinametaller, nemlig rhodium, ruthenium og iridium og hadde et platinametall- og gullinnhold på 1130 mg Pt, 850 g Pd, 120 mg Au, 7480 mg Rh, 14920 mg Ru og 1720 mg Ir.

Filtratet som ble oppnådd ved den siste kongevannutluting

på trinn 17 ble kombinert med det som ble oppnådd ved kongevannutlutingen på trinn 8 som ble utført på metallene som ble løst på det første utlutingstrinn 4 for å frembringe en tilførsel til se-parer ingsprosessene for platina, palladium og gull. Denne tilfør-sel hadde et platinametall- og gullinnhold på 171.210 mg Pt, 74.790 mg Pd, 14.560 mg Au, 200 mg Rh, 25 mg Ru og 210 mg Ir.

Eksempel 2

'En kongevannløsning som inneholdt 17150 mg Pt, 74940 mg Pd, 14580 mg Au, 2680 mg Rh, 225 mg Ru og 321 mg Ir ble inndampet til tørr tilstand i en silisiumdioksydskål.

De således oppnådde kloridsalter ble glødet ved 600°C i to timer.

Den glødete rest ble deretter kokt med 600 ml konsentrert HC1 med tilbakeløp i tretti minutter, hvoretter 200 ml konsentrert HNO^ble tilsatt til blandingen, og løsningen ble kokt i ytterligere 120 minutter.

Løsningen fikk deretter kjølne og ble filtrert under vakuum.

Resten, som inneholdt 280 mg Pt, 150 mg Pd, 20 mg Au, 2600 mg Rh, 200 mg Ru og 300 mg Ir, ble deretter bearbeidet for separeringen og anrikningen av rhodium, ruthenium og iridium, mens filtratet, som inneholdt 16870 mg Pt, 74790 mg Pd, 14560 mg Au, 80 mg Rh, 25 mg Ru og 21 mg Ir ble bearbeidet for separeringen og anrikningen av Pt, Pd og Au.

Eksempel 3

Et materiale som inneholdt 3390 mg Pt, 2550 mg Pd, 360 mg Au, 22440 mg Rh, 44760 mg Ru og 5160 mg Ir ble smeltet med ti ganger dets egen vekt med NaHSG^.f^O ved 600°C i én time i et silisium-dioksydkar.

Smeiten ble deretter løst i fire liter 1 : 1 saltsyre.

Løsningen ble deretter filtrert for fjerning av de metaller som ikke var oppløst ved den ovenfor beskrevne behandling.

Filtratet inneholdt 300 mg Pt, 200 mg Pd, 20 mg Au, 19500 mg Rh, 60 mg Ru og 40 mg Ir. Filtratet ble deretter brakt til å koke, og 15 g NaBrO^ble tilsatt. Løsningens pH ble deretter regulert til 8,5 med Na2C02og filtrert.

Utfellingen fra det ovenfor beskrevne, som inneholdt 100 mg Pt, 1980 mg Pd, 0 mg Au, 19400 mg Rh, 60 mg Ru og 40 mg Ir, ble deretter løst i 100 ml konsentrert HCl og inndampet til tørr tilstand ved 600°C i to timer.

Det glødete materiale ble deretter utlutet med 100 ml kongevann som i eksempel 2 for å løse Pt og Pd.

Resultatene fra forsøket er angitt i tabellen nedenfor.

Eksempel 4

Forsøket ifølge dette eksempel var likt forsøket ifølge eksempel 2 med unntakelse av at kongevannutlutingen som inneholdt de edle metaller ble inndampet til tørr tilstand i nærvær av 200 ml 70 prosentig perklorsyre for å omdanne klorider av de edle metaller til perkloratsalter.

Som i eksempel 2 ble mer enn 96% av rhodiumet separert fra Pt, Pd og Au.

Det vil derfor forstås at anvendelse av den foreliggende oppfinnelse gjør det mulig å skille de to platinametallgrupper og gull effektivt fra hverandre og fra uedle metaller og avgang i det opprinnelige materiale. Også når osmium er nærværende anses det at fremgangsmåten vil funksjonere effektivt.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for behandling av en blanding av platinametaller og gull, hvor blandingen omfatter rhodium sammen med minst ett av metallene platina, palladium og gull, og eventuelt iridium og ruthenium, karakterisert ved følgende trinn: a) behandling av de nærværende metaller til dannelse av enten deres halogenidsalter eller perkloratsalter, b) gløding av saltene ved en temperatur på fra 575 til 625°C i et tidsrom som er tilstrekkelig til å bevirke spalting av saltene, samt c) utluting av gløderesten med kongevann for å løse platina, palladium og gull i resten og etterlate rhodium, iridium og ruthenium i uløst tilstand.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at blandingen forbehandles for å fjerne eventuelle jordalkalimetaller eller uedle metaller.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at saltene av metallene oppnås ved inndamp-ing til tørr tilstand av en kongevannutlutingsløsning som er frembrakt ved utluting av en fast blanding av platinametaller og gull.

4. Fremgangsmåte i samsvar med krav 3, karakterisert ved at kongevannutlutingsløsningen inndampes til tørr tilstand i nærvær av perklorsyre.

5. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at glødingen utføres ved ca. 600°C.

6. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at utlutingen med kongevann etter glødingen av saltene utføres ved å først koke gløderesten med den nødvendige mengde konsentrert saltsyre og deretter tilsette riktig mengde konsentrert salpetersyre til dannelse av kongevann.